“芯片实验室”基因检测设备可以在三分钟内以最高的准确率识别病毒

“芯片实验室”基因检测设备可在三分钟内以最高的准确性识别病毒为Covid-19创建的紧凑型基因检测设备可用于检测一系列病原体或包括癌症在内的疾病

　　

“芯片实验室”基因检测设备可以在三分钟内以最高的准确率识别病毒

为Covid-19创建的紧凑型基因检测设备可用于检测一系列病原体或包括癌症在内的疾病

 

巴斯大学的工程师们发明了一种病毒诊断设备，只需三分钟就能得出实验室质量的结果，他们称其为“世界上最快的新冠病毒检测”。

LoCKAmp原型设备采用创新的“芯片实验室”技术，已被证明可以从鼻拭子中快速、低成本地检测Covid-19。巴斯大学的研究小组说，这项技术可以很容易地用于检测其他病原体，如细菌，甚至癌症等疾病。

该设备的工作原理是通过进行化学反应来快速释放和放大鼻拭子样本中的遗传物质，并在智能手机应用程序上查看结果。

与大流行期间常见的横向流动检测不同，LoCKAmp采用了先前用于实验室PCR(聚合酶链反应)检测的相同的“金标准”基因检测技术，从而首次实现了实验室规模标准的快速检测。

以及它的准确性，LoCKAmp的速度使它与众不同。研究小组表示，据他们所知，LoCKAmp是迄今为止报道的最快的Covid-19检测方法，三分钟内就能显示结果。

该原型设备由现成的组件和工厂制造的印刷电路板制成，可以快速、低成本地大规模生产，为世界各地的护理提供者和公共卫生机构提供一种有效的病毒检测新工具。研究小组表示，拥有相关设计和制造专业知识的商业合作伙伴可以迅速将LoCKAmp重新设计成一种小型便携式设备，在远程医疗环境中具有很大的潜力。

该研究团队已经与学术和商业合作伙伴进行了接触，并欢迎进一步的方法，因为它寻求将LoCKAmp投入生产。

该设备及其工作原理在研究论文LoCKAmp:用于<3分钟病毒基因检测的pcb实验室技术中有详细介绍，该论文发表在《芯片实验室》杂志上。

巴斯大学生物工程与生物医学技术中心(CBio)的Despina Moschou博士领导了这项研究。她说:“我们在英国第二波疫情期间开始研究和开发LoCKAmp。我们相信，我们可以创造一种便携式、低成本的设备，可以在10分钟内对病毒进行基因鉴定，就像PCR检测一样。我们已经这样做了，但发现它实际上可以在三分钟内起作用。

“这是芯片实验室技术可能性的惊人展示，考虑到该技术检测一系列条件的低成本和适应性，它可能是一系列医疗保健环境中非常有价值和独特的工具。”

通过使用现成的印刷电路板技术和相关的大规模制造基础设施，该团队表示，该设备可以快速、廉价地大规模生产。LoCKAmp包括一个便携式测试单元和一次性墨盒，用于每次测试。

该测试装置预计批量生产时的成本仅为50英镑，而目前售价为2.5英镑的测试墨盒的成本可能不到50便士。

LoCKAmp的工作原理

LoCKAmp利用一种被称为RT-LAMP(逆转录环介导的等温扩增)的过程来繁殖特定的RNA序列，这意味着它可以快速检测到它正在寻找的特定病毒。该团队说LAMP检测比PCR检测更可取，因为它具有更高的灵敏度、更快和更特异性。

关键是，处理过程在65°的单一稳定温度下进行，而不需要PCR测试所需的三个热循环。这意味着该设备可以更容易地实现便携尺寸，并具有更低的功耗。该设计的另一个好处是不需要对鼻拭子样本进行预处理。

一旦将鼻拭子样本添加到设备中，LoCKAmp就会将液体泵出，通过铺在电路板上的微小透明“微流控”通道，这些通道位于仅0.017毫米厚的铜加热器上方。它们加热样本，释放病毒的RNA遗传物质。然后用RT-LAMP化学物质进一步加热和处理以促进增殖。

如果特定的病毒RNA存在于扩增的样本中，它在光照下发出荧光——这个信号随后被用来表示阳性测试。

LoCKAmp是由巴斯大学领导的一个团队开发的，其中包括化学工程、化学和生命科学系的工作人员，以及格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院和约翰英纳斯中心的同事。

在第三波大流行期间，该设备用巴斯皇家联合医院信托基金收集的COVID-19患者拭子进行了测试，巴斯大学与该信托基金有着长期的研究合作关系。

尽管这种流行病已经停止，特别是在公众意识和立法议程上，但鉴于该装置的适应性和潜力，发展仍在继续。

通过废水追踪疫情的范围

除了证明该系统在分析鼻拭子样本方面的能力外，LoCKAmp还可用于通过测试废水来进行社区一级的匿名监测和检测Covid等病毒。

该团队利用巴斯大学水创新研究中心在废水流行病学方面的专业知识，找到了这种需要对废水样本进行预处理的替代用途。

使用LoCKAmp对废水进行持续的实时分析，可以使公共卫生机构快速检测到Covid等病毒或其他传染病的传播。通过废水进行这种检测可以提供更广泛的社区视野，而不是依靠个人定期检测一种疾病。

巴斯大学化学系的Barbara Kasprzyk-Hordern教授是环境流行病学专家，对这项研究做出了贡献。她说:“LoCKAmp技术提供了低成本和实时的基因目标识别和定量，我们离实时病原体追踪越来越近。”这为在社区建立利用废水进行病原体监测的早期预警系统提供了令人兴奋的机会。”

该研究由全球挑战研究基金(GCRF) QR -英国研究与创新以及工程和物理科学研究委员会影响加速账户资助。在John Innes中心，这项工作得到了BBSRC (Grant BB/V009087/1)，研究所战略计划资助“来自自然的分子增强研究能力”(BBS/E/J/000PR9794)和John Innes基金会的支持。巴斯大学生物与生物化学系的作者感谢医学科学院的财政支持(SBF006\1023)。